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3.1 UL接続のプレート特性

UL接続のプレート特性は，KT-88や7591などを除いては発表されていません．また，プレート特性が発表されていても，特定のプレート電圧でなければ活用できません．この節では，発表されている多極管接続や三極管接続のプレート特性図から UL接続のプレート特性図を作成する方法を考えます．

ウルトラリニア接続(以下UL接続とします)の回路を，図3.1に示します．出力トランスの一次巻線のうち，電源側から $\beta_{{\rm SG}}^{}$ の位置にスクリーングリッドのタップがあるとします． $\beta_{{\rm SG}}^{}$ は，通常0.4から0.5の間から選ばれます． $\beta_{{\rm SG}}^{}$ = 0 とすれば通常の多極管接続で， $\beta_{{\rm SG}}^{}$ = 1 とすれば三極管接続になります．

**図 3.1:** ウルトラリニア接続
$\begin{figure}\input{figs/UL_sch} \end{figure}$

このとき，スクリーングリッドには，静止時のスクリーン電圧に加え，プレートに現れた信号の $\beta_{{\rm SG}}^{}$ 倍の電圧がかかることになります．したがって，プレート電圧 E_p とスクリーングリッドの電圧 E_g2 の関係は，静止時のプレート電圧(電源電圧)を E_p0 とすると，

E_g2 = E_p0 + $\displaystyle \beta_{{\rm SG}}^{}$ (E_p - E_p0)

(3.1)

となります．

3.1.1 スクリーン電圧を変化させたプレート特性図から求める

真空管によっては，スクリーングリッド電圧をさまざまに変化させた場合のプレート特性図が発表されています．この種の特性図では，通常コントロールグリッドの電圧は 0V です．この特性図があれば，グリッド電圧が 0V のUL接続の特性を求めることができます．

図3.2は，6L6-GCのプレート特性図です．スクリーングリッドの電圧は，50V から 400V まで 50V きざみになっています．今，静止時のプレート電圧を E_p0 = 250 V , $\beta_{{\rm SG}}^{}$ = 0.43 とすると，スクリーン電圧が E_g2 = 300 V となるのは，式(3.1)を変形して，

E_p = E_p0 + $\displaystyle {\frac{{E_{g2}-E_{p0}}}{{\beta_{\rm SG}}}}$

(3.2)

より，

E_p = 250 + $\displaystyle {\frac{{300 - 250}}{{0.43}}}$ = 366 [V]

(3.3)

となります．同様にして，プレート電圧とスクリーングリッド電圧の関係を調べると，

E_p	17.4	134	250	366	483	599
E_g2	150	200	250	300	350	400

となります．

**図 3.2:** スクリーングリッドをパラメータとしたプレート特性図

これらのプレート電圧のところに対応するスクリーングリッド電圧を記入し，垂線を引きます．例では青い字と線で表しています．これらの垂線と，対応するスクリーングリッド電圧の特性曲線の交点をつないでいくと， UL接続時のプレート特性が描けます．例では赤い曲線で示しています．

3.1.2 スクリーン電圧の異なる複数のプレート特性図から求める

図3.3に，スクリーングリッド電圧が250Vと400Vのプレート特性図を示します．左側のグラフから，プレート電圧が250V (電源電圧)のときのプレート電流を読みとります．グリッド電圧が 0 V , -20 V , -40 V のプレート電流を読みとると，

E_g (V)	0	-20	-40
I_p (mA)	188	41	1

となります．これらの点は，図のA, B, Cです．これらの点を右側のグラフに写します．写した点はA' , B' , C' です．

**図 3.3:** スクリーングリッド電圧が異なるプレート特性図

前節の表より，UL接続の場合，スクリーングリッド電圧が400Vになるのは，プレート電圧が599Vの時です．右のグラフで，このプレート電圧における各グリッド電圧に対応したプレート電流を求めます(点D, E, F)．これらを線で結ぶと，UL接続のプレート特性が求まります．

この方法では，多くの点についてのデータを取れないので，プレート特性の曲がり方がほとんどわかりません．ここでは，二つの点を単に直線で結んでいます．

3.1.3 三極管接続のプレート特性図から求める

三極管接続時は，プレートとスクリーングリッドの電圧が同じなので，さまざまなスクリーングリッド電圧の情報が入っています．多極管では内部抵抗が高いので，スクリーングリッド電圧を一定にしてプレート電圧を変えても，プレート電流はそれほど変化しません．

図3.4の点Aは， E_g = - 20 V , E_p = E_g2 = 300 V のプレート電流です． UL接続時に E_g2 = 300 V となるプレート電圧は366Vですが，この時のプレート電流はAとほとんどかわらないはずで，これは点A' で表されます．同様にして， E_p = E_g2 = 200 V の電流(点B)を E_p = 134 V に記します(点B' )．このようにして写していった点を結ぶと赤い線となり，これがUL接続時のプレート特性です．

**図 3.4:** 三極管接続のプレート特性図

実際は，内部抵抗が無限大ではありませんので，図の赤い細い線は右上がりになります．また，三極管接続時のプレート電流には，スクリーングリッドの電流も含まれていますので，それを補正(差し引く)したほうがより正しい値に近くなるでしょう．

3.1.4 UL接続時のスクリーングリッド電流

出力トランスのP-SG間にはプレートに生じた信号電流のみが流れますが， SG-B間にはプレート電流に加えスクリーングリッド電流が流れます．このような場合には，プッシュプルの出力トランスの場合と同様に， P-SG間のインピーダンスとSG-B間のインピーダンスは一定ではなくなります．

図3.5の(a)にこの様子を示します．一次側に加えられた電力は，各巻線の電圧と電流の積の和になります．図でいうと，四角形の面積の和です．これと同じ電力が生じるようにP-B間に一定の信号電流を流すと，(b)のようになり，その電流は i_p + $\beta_{{\rm SG}}^{}$ i_g2 となります．この状態では一次巻線に流れる電流が一定なので，SGタップを無視することができ，通常のトランスと同じように一次インピーダンスが一定と考えることができます．すなわち，UL接続のプレート特性図で出力などを検討する場合，プレート電流に $\beta_{{\rm SG}}^{}$ i_g2 を加えた特性図を描き，一次定格インピーダンスのロードラインを引けばよいことになります．

**図 3.5:** UL接続の出力トランスの動作
$\begin{figure}\input{figs/UL_OPT} \end{figure}$

図3.6に，6L6-GCの， E_p0 = 250 V , $\beta_{{\rm SG}}^{}$ = 0.43 のプレート特性図を示します．赤い実線はプレート電流，緑の実線はスクリーングリッド電流です．赤い破線は，スクリーングリッド電流を加味したプレート電流です．

**図 3.6:** 6L6-GCのUL接続プレート特性
$\includegraphics{figs/UL_6L6_4.ps}$

また，三定数の一つ g_m に関してですが，スクリーングリッド電圧を一定とすると，グリッド電圧を変えてもプレート電流とスクリーングリッド電流の比率はほとんど変わらず，一定という性質があります．これより，スクリーングリッドの伝達コンダクタンス g_mg2 は，

g_mg2 $\displaystyle \approx$ $\displaystyle {\frac{{I_{g20}}}{{I_{p0}}}}$ g_m

(3.4)

と表すことができ，これより，UL接続時の実効的な相互コンダクタンス g_m(UL) は，

g_m(UL) = g_m + $\displaystyle \beta_{{\rm SG}}^{}$ g_mg2 = g_m $\displaystyle \Bigl($ 1 + $\displaystyle \beta_{{\rm SG}}^{}$ $\displaystyle {\frac{{I_{g20}}}{{I_{p0}}}}$ $\displaystyle \Bigr)$

(3.5)

となります．

ayumi
2016-03-07